JP4060142B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回生手段と蓄電手段を備えた車両における空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを駆動源として備え、且つ、車室内空調装置を備える車両では、一般に、前記エンジンにより前記空調装置のコンプレッサを駆動している。
また、エンジンを駆動源として備える車両には、燃費向上および排出ガスの低減等を目的として、車両の停止中など所定の条件下において燃料供給を停止してエンジンを自動停止する、いわゆるアイドル停止制御を行うものがある。
従来のアイドル停止制御が行われる空調装置付きの車両では、アイドル停止中は前記コンプレッサを駆動することができないので、空調を行うことができなかった。
【０００３】
そこで、エンジン停止中も車室内の空調を行うことができる車両が開発されている。例えば、特開２０００−１７９３７４号公報や特開２００２−４７９６４号公報に開示された車両では、一つのコンプレッサをエンジンとモータの両方で駆動可能にし、かつ、エンジンとコンプレッサをクラッチの締結／開放によって連結／開放可能にして、エンジン運転中はクラッチを締結してエンジン単独であるいはエンジンとモータの両方でコンプレッサを駆動し、エンジン停止中はクラッチを開放してモータ単独でコンプレッサを駆動するようにしている。
【０００４】
ところで、車両には、車両の減速エネルギーを電気的に回収する回生手段と、前記回生手段により回収されたエネルギーを蓄電する蓄電手段とを備えたものがあり、この蓄電手段に蓄えられたエネルギーで前記コンプレッサ駆動用のモータ等の電気機器を駆動する場合がある。
前述した特開２０００−１７９３７４号公報に開示された車両もその一例であり、この車両はいわゆるハイブリッド車両であり、前記コンプレッサ駆動用のモータが回生手段を兼ねるとともに、車両駆動用モータを兼ねている。この場合、エネルギー回収は、前記クラッチを締結させ、駆動輪から伝達される駆動力をエンジンを介して回生手段である前記モータに伝達させることにより行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにエンジン停止時にも空調可能なように、一つのコンプレッサをエンジンとモータの両方で駆動可能にし、かつ、エンジンとコンプレッサをクラッチの締結／開放によって接続／開放可能にしてあっても、車両の減速エネルギーをエンジンを介して回生手段に回収するように構成されている場合には、回生時に前記クラッチを締結させなければならないので、この回生時には空調の要不要にかかわらず、コンプレッサを駆動することとなる。
【０００６】
このように回生時にコンプレッサが駆動されると、フリクションが増大するため、本来回収されるべき回生エネルギーが減少するという問題がある。
そこで、この発明は、エンジン停止時にも空調を行うことが可能で、且つ、回生手段によるエネルギー回収の効率向上を図ることができる車両用空調装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン１）の出力軸（例えば、後述する実施の形態における出力軸１ａ）にクラッチ（例えば、後述する実施の形態における電磁クラッチ５）を介して連結される第１のエアコンコンプレッサ（例えば、後述する実施の形態におけるエアコンコンプレッサ６）と、車両（例えば、後述する実施の形態におけるハイブリッド車両１００）の減速エネルギーを電気的に回収する回生手段（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ２）と、前記回生手段により回収されたエネルギーを蓄電する蓄電手段（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー９）と、前記回収されたエネルギーでモータにより駆動される第２のエアコンコンプレッサ（例えば、後述する実施の形態におけるエアコンコンプレッサ１３）とを備え、車両が減速中のときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記回生手段により回収されたエネルギーを、前記蓄電手段を介さず直接に前記モータへ供給することで前記第２のエアコンコンプレッサを駆動して空調を制御することを特徴とする。
このように構成することにより、回生手段によるエネルギー回収をするときには、第１のエアコンコンプレッサがエンジンから切り離されるので、回生時のフリクションを減少させることができ、その分だけ回生エネルギーの回収量を増大させることができる。また、エンジン停止中および回生中も第２のエアコンコンプレッサで空調を制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、空調を制御する空調制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０１〜１１３）と、所定の条件により前記エンジンの自動停止および始動を行うエンジン自動停止始動制御手段（例えば、後述する実施の形態における燃料供給量制御装置１４）とを備え、前記空調制御手段は、空調を優先する空調優先判別手段（例えば、後述する実施の形態における「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１）と、前記エンジンの自動停止始動を優先する自動停止始動優先判別手段（例えば、後述する実施の形態における「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２）を備え、自動停止始動優先を判別した場合には前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させ、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合にはさらに前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させることを特徴とする。
このように構成することにより、自動停止始動優先を判別した場合には、前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止中も空調を行うことができ、また、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合には、さらに前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止よりも空調を優先して、要求冷房負荷に応じた空調制御を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が前記所定値より大きく且つ前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が高いときには前記第２のエアコンコンプレッサを作動させ、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低いときには前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて、前記第２のエアコンコンプレッサを停止すること特徴とする。
このように構成することにより、前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、効率が良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動し空調制御を行うことができる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、前記回生手段がエネルギーを回収しているときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサを作動させること特徴とする。
このように構成することにより、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、回生手段によるエネルギー回収をするときには、エネルギー回収を優先し、空調は第２のエアコンコンプレッサだけで制御することができる。
【００１１】
請求項５に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記回生手段は車両駆動用のモータを兼ねており、前記回生手段を車両駆動用のモータとして作動させるときには前記蓄電手段に蓄えられたエネルギーを用いることを特徴とする。
このように構成することにより、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両において、回生エネルギーの回収量を増大させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る車両用空調装置の一実施の形態を図１および図２の図面を参照して説明する。
図１は、車両用空調装置を備えたパラレル型ハイブリッド車両１００の概略構成図である。このハイブリッド車両１００では、動力源としてのエンジン１とモータ・ジェネレータ（回生手段）２、およびオートマチックトランスミッション３が直列に直結されている。モータ・ジェネレータ２は発電可能なモータであり、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッション３を介して駆動輪Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両１００の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ・ジェネレータ２側に駆動力が伝達されると、モータ・ジェネレータ２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギー（減速エネルギー）を電気エネルギーとして回収する。
【００１３】
また、エンジン１の出力軸１ａは、プーリ・ベルト機構４および電磁クラッチ５を介してエンジン駆動のエアコンコンプレッサ（第１のエアコンコンプレッサ）６に連結可能にされている。エアコンコンプレッサ６の作動制御は、ＥＣＵ７により制御される電磁クラッチ５によって行われ、電磁クラッチ５を締結することによりエンジン１とエアコンコンプレッサ６が連結されてエアコンコンプレッサ６は作動状態（以下、「ＯＮ」と記すこともある）となり、電磁クラッチ５を開放することによりエンジン１とエアコンコンプレッサ６は切り離されてエアコンコンプレッサ６は非作動状態（以下、「ＯＦＦ」と記すこともある）となる。
モータ・ジェネレータ２の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ７からの制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）８により行われる。パワードライブユニット８にはモータ・ジェネレータ２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリー（蓄電手段）９が接続されている。バッテリー９は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。
【００１４】
バッテリー９は、ダウンバータ１０およびインバータ１１に接続されており、ＥＣＵ７により制御されるダウンバータ１０は、バッテリー９の電圧を降圧して１２ボルト駆動の各補機１２に給電し、ＥＣＵ７により制御されるインバータ１１は、バッテリー９の直流電力を交流電力に変換してモータにより駆動されるエアコンコンプレッサ（第２のエアコンコンプレッサ）１３に給電する。
このように、このハイブリッド車両１００は、車室内空調用コンプレッサとしてエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３を備えている。なお、この実施の形態において、コンプレッサの容量（冷却能力）は、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方がモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３よりも大きく設定されている。
【００１５】
ＥＣＵ７は、エンジン１への燃料供給量を制御する燃料供給量制御装置１４の作動制御を行い、所定の条件によりエンジンの自動停止始動制御（いわゆる、アイドル停止制御）を行う。そのために、ＥＣＵ７には、トランスミッション３の駆動軸の回転数に基づいて車速を検出する車速センサ２１の出力信号、トランスミッション３のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ２２の出力信号、ブレーキペダル１５が踏み込まれたか否かを検出するブレーキスイッチ２３の出力信号、アクセルペダル１６の踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ２５の出力信号、バッテリー９の残容量を検出する残容量センサ２６の出力信号などが入力される。なお、この実施の形態において、ＥＣＵ７と燃料供給量制御装置１４は、所定の条件によりエンジン１の自動停止および始動を行うエンジン自動停止始動制御手段を構成する。
【００１６】
また、このハイブリッド車両１００は、空調を作動させる際に使用者によっていずれか一方が選択される二つの空調用ボタンを備えている。空調用ボタンの一つは、空調を優先する「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン（空調優先判別手段）３１であり、この「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１が選択されたときには、アイドル停止中であっても要求冷房負荷が大きい場合にはエンジン１を始動しエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を作動させる制御がＥＣＵ７によって行われる。空調用ボタンの他の一つは、エンジン１の自動停止始動を優先する「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン（自動停止始動優先判別手段）３２であり、この「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２が選択されたときには、空調よりも燃費を優先させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動にし、要求冷房負荷の大きさにかかわらずモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動させる制御がＥＣＵ７によって行われる。
【００１７】
次に、この実施の形態におけるエアコンコンプレッサの作動制御について、図２のフローチャートに従って説明する。
図２に示すフローチャートは、エアコンコンプレッサの作動制御ルーチンを示すものであり、このエアコンコンプレッサの作動制御ルーチンは、ＥＣＵ７によって一定時間毎に実行される
【００１８】
まず、ステップＳ１０１において、各機関情報（例えば、車速やシフトポジション、アクセルペダル１６の踏み込み量、室温、外気温等）を読み込む。
次に、ステップＳ１０２に進み、「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１が選択されているか否かを判別する。
ステップＳ１０２における判別結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ１０３に進み、「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２が選択されているか否かを判別する。
ステップＳ１０３における判別結果が「ＮＯ」である場合は空調要求がないので、ステップＳ１０４に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６およびモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３をいずれも非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。なお、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の非作動は、電磁クラッチ５を開放してエンジン１とエアコンコンプレッサ６を切り離すことにより実行される（以下、同じ）。
【００１９】
ステップＳ１０３における判別結果が「ＹＥＳ」（「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」が選択されている）である場合は、エンジン１の自動停止始動優先であるので、ステップＳ１０６に進んで、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、空調よりも燃費が優先され、エンジン１のアイドル停止条件が満たされているときには、要求冷房負荷の大きさにかかわらず、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６は作動されず、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の作動だけで空調を行う。したがって、エンジン１の停止中もモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３により空調を行うことができる。
【００２０】
一方、ステップＳ１０２における判別結果が「ＹＥＳ」（「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」が選択されている）である場合は、空調優先であるので、ステップＳ１０７に進み、要求冷房負荷が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判別する。
ステップＳ１０７における判別結果が「ＮＯ」（要求冷房負荷≦所定値）である場合は、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。つまり、この場合には、要求冷房負荷が極めて小さいので、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の作動だけで、充分に間に合うからである。
【００２１】
ステップＳ１０７における判別結果が「ＹＥＳ」（要求冷房負荷＞所定値）である場合は、ステップＳ１０８に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで要求冷房負荷に見合う冷却必要能力を得ることができるか否かを判別する。
ステップＳ１０８における判別結果が「ＮＯ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけでは要求冷房負荷に見合った冷却必要能力が得られないので、ステップＳ１０９に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の両方を作動（ＯＮ）させ、両方のエアコンコンプレッサ６，１３で要求冷房負荷に見合う冷却必要能力を得るようにする。そして、ステップＳ１１０に進みアイドル停止制御を不許可にして本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、エンジン１のアイドル停止条件が満たされているときであっても、エンジン１を始動し、電磁クラッチ５を締結させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６も作動させる。
【００２２】
ステップＳ１０８における判別結果が「ＹＥＳ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけでも要求冷房負荷に見合った冷却必要能力が得られるので、ステップＳ１１１に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで冷却したときの効率が、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６だけで冷却したときの効率よりも高いか否かを判別する。
Ｓ１１１における判別結果が「ＹＥＳ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の方が高効率であるので、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２３】
ステップＳ１１１における判別結果が「ＮＯ」である場合は、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方が高効率であるので、ステップＳ１１２に進み、減速回生中か否かを判別する。
ステップＳ１１２における判別結果が「ＮＯ」（減速回生中ではない）である場合は、ステップＳ１１３に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６だけを作動（ＯＮ）させて、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３は非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１１０に進みアイドル停止制御を不許可にして、本ルーチンの実行を一旦終了する。
このように、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のいずれか一方を作動するだけで要求冷房負荷を賄える場合には、効率の良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動するので、エネルギー消費量を抑制することができ、ハイブリッド車両１００の燃費が向上する。
【００２４】
一方、ステップＳ１１２における判別結果が「ＹＥＳ」（減速回生中）である場合は、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。つまり、減速回生中にエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を作動させると、その分フリクションが増大して回生エネルギーの回収量が減少してしまうので、減速回生中はエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方が高効率であると判別された場合であっても（換言すれば、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の方が効率が低いと判別された場合であっても）、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで冷却を行うこととした。
【００２５】
このようにすると、回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上し、燃費が向上する。また、回生エネルギーで直接にモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３を作動させることができるので、バッテリー９の充放電ロスを低減することができ、高効率でエネルギー活用が可能になる。しかも、違和感なくエンジン１の停止へ移行することができる。
なお、この実施の形態においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１１３の処理を実行することにより空調制御手段が実現される。
【００２６】
〔他の実施の形態〕
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態は、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両に本発明を適用した例で説明したが、本発明は、エンジンのみを駆動源とする車両にも適用可能である。
また、蓄電手段はバッテリー９に代えてキャパシタで構成することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に記載した発明によれば、回生手段によるエネルギー回収をするときには、第１のエアコンコンプレッサがエンジンから切り離されるので、回生時のフリクションを減少させることができ、その分だけ回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上が向上するという優れた効果が奏される。また、エンジン停止中および回生中も第２のエアコンコンプレッサで空調を制御することができるという効果もある。
【００２８】
請求項２に記載した発明によれば、自動停止始動優先を判別した場合には、前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止中も空調を行うことができ、また、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合には、さらに前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止よりも空調を優先して、要求冷房負荷に応じた空調制御を行うことができるという効果がある。
【００２９】
請求項３に記載した発明によれば、前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、効率が良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動し空調制御を行うことができるので、エネルギー消費量を抑制することができるという効果がある。
【００３０】
請求項４に記載した発明によれば、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、回生手段によるエネルギー回収をするときには、エネルギー回収を優先し、空調は第２のエアコンコンプレッサだけで制御することができる。
【００３１】
請求項５に記載した発明によれば、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両において、回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上し、燃費が向上するという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る車両用空調装置を備えたハイブリッド車両の一実施の形態における概略構成図である。
【図２】 前記実施の形態におけるエアコンコンプレッサの作動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ 出力軸
２ モータ・ジェネレータ（回生手段）
５ 電磁クラッチ（クラッチ）
６ エアコンコンプレッサ（第１のエアコンコンプレッサ）
９ バッテリー（蓄電手段）
１３ エアコンコンプレッサ（第２のエアコンコンプレッサ）
１４ 燃料供給量制御装置（エンジン自動停止始動制御手段）
３１ ＡＵ＿ＡＵＴＯボタン（空調優先判別手段）
３２ ＡＣ＿ＥＣＯＮボタン（自動停止始動優先判別手段）
１００ ハイブリッド車両（車両）
Ｓ１０１〜Ｓ１１３ 空調制御手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、回生手段と蓄電手段を備えた車両における空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを駆動源として備え、且つ、車室内空調装置を備える車両では、一般に、前記エンジンにより前記空調装置のコンプレッサを駆動している。
また、エンジンを駆動源として備える車両には、燃費向上および排出ガスの低減等を目的として、車両の停止中など所定の条件下において燃料供給を停止してエンジンを自動停止する、いわゆるアイドル停止制御を行うものがある。
従来のアイドル停止制御が行われる空調装置付きの車両では、アイドル停止中は前記コンプレッサを駆動することができないので、空調を行うことができなかった。
【０００３】
そこで、エンジン停止中も車室内の空調を行うことができる車両が開発されている。例えば、特開２０００−１７９３７４号公報や特開２００２−４７９６４号公報に開示された車両では、一つのコンプレッサをエンジンとモータの両方で駆動可能にし、かつ、エンジンとコンプレッサをクラッチの締結／開放によって連結／開放可能にして、エンジン運転中はクラッチを締結してエンジン単独であるいはエンジンとモータの両方でコンプレッサを駆動し、エンジン停止中はクラッチを開放してモータ単独でコンプレッサを駆動するようにしている。
【０００４】
ところで、車両には、車両の減速エネルギーを電気的に回収する回生手段と、前記回生手段により回収されたエネルギーを蓄電する蓄電手段とを備えたものがあり、この蓄電手段に蓄えられたエネルギーで前記コンプレッサ駆動用のモータ等の電気機器を駆動する場合がある。
前述した特開２０００−１７９３７４号公報に開示された車両もその一例であり、この車両はいわゆるハイブリッド車両であり、前記コンプレッサ駆動用のモータが回生手段を兼ねるとともに、車両駆動用モータを兼ねている。この場合、エネルギー回収は、前記クラッチを締結させ、駆動輪から伝達される駆動力をエンジンを介して回生手段である前記モータに伝達させることにより行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにエンジン停止時にも空調可能なように、一つのコンプレッサをエンジンとモータの両方で駆動可能にし、かつ、エンジンとコンプレッサをクラッチの締結／開放によって接続／開放可能にしてあっても、車両の減速エネルギーをエンジンを介して回生手段に回収するように構成されている場合には、回生時に前記クラッチを締結させなければならないので、この回生時には空調の要不要にかかわらず、コンプレッサを駆動することとなる。
【０００６】
このように回生時にコンプレッサが駆動されると、フリクションが増大するため、本来回収されるべき回生エネルギーが減少するという問題がある。
そこで、この発明は、エンジン停止時にも空調を行うことが可能で、且つ、回生手段によるエネルギー回収の効率向上を図ることができる車両用空調装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン１）の出力軸（例えば、後述する実施の形態における出力軸１ａ）にクラッチ（例えば、後述する実施の形態における電磁クラッチ５）を介して連結される第１のエアコンコンプレッサ（例えば、後述する実施の形態におけるエアコンコンプレッサ６）と、車両（例えば、後述する実施の形態におけるハイブリッド車両１００）の減速エネルギーを電気的に回収する回生手段（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ２）と、前記回生手段により回収されたエネルギーを蓄電する蓄電手段（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリー９）と、前記回収されたエネルギーでモータにより駆動される第２のエアコンコンプレッサ（例えば、後述する実施の形態におけるエアコンコンプレッサ１３）とを備え、車両が減速中のときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記回生手段により回収されたエネルギーを、前記蓄電手段を介さず直接に前記モータへ供給することで前記第２のエアコンコンプレッサを駆動して空調を制御することを特徴とする。
このように構成することにより、回生手段によるエネルギー回収をするときには、第１のエアコンコンプレッサがエンジンから切り離されるので、回生時のフリクションを減少させることができ、その分だけ回生エネルギーの回収量を増大させることができる。また、エンジン停止中および回生中も第２のエアコンコンプレッサで空調を制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、空調を制御する空調制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０１〜１１３）と、所定の条件により前記エンジンの自動停止および始動を行うエンジン自動停止始動制御手段（例えば、後述する実施の形態における燃料供給量制御装置１４）とを備え、前記空調制御手段は、空調を優先する空調優先判別手段（例えば、後述する実施の形態における「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１）と、前記エンジンの自動停止始動を優先する自動停止始動優先判別手段（例えば、後述する実施の形態における「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２）を備え、自動停止始動優先を判別した場合には前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させ、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合にはさらに前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させることを特徴とする。
このように構成することにより、自動停止始動優先を判別した場合には、前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止中も空調を行うことができ、また、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合には、さらに前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止よりも空調を優先して、要求冷房負荷に応じた空調制御を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が前記所定値より大きく且つ前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が高いときには前記第２のエアコンコンプレッサを作動させ、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低いときには前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて、前記第２のエアコンコンプレッサを停止すること特徴とする。
このように構成することにより、前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、効率が良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動し空調制御を行うことができる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、前記回生手段がエネルギーを回収しているときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサを作動させること特徴とする。
このように構成することにより、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、回生手段によるエネルギー回収をするときには、エネルギー回収を優先し、空調は第２のエアコンコンプレッサだけで制御することができる。
【００１１】
請求項５に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記回生手段は車両駆動用のモータを兼ねており、前記回生手段を車両駆動用のモータとして作動させるときには前記蓄電手段に蓄えられたエネルギーを用いることを特徴とする。
このように構成することにより、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両において、回生エネルギーの回収量を増大させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る車両用空調装置の一実施の形態を図１および図２の図面を参照して説明する。
図１は、車両用空調装置を備えたパラレル型ハイブリッド車両１００の概略構成図である。このハイブリッド車両１００では、動力源としてのエンジン１とモータ・ジェネレータ（回生手段）２、およびオートマチックトランスミッション３が直列に直結されている。モータ・ジェネレータ２は発電可能なモータであり、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッション３を介して駆動輪Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両１００の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ・ジェネレータ２側に駆動力が伝達されると、モータ・ジェネレータ２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギー（減速エネルギー）を電気エネルギーとして回収する。
【００１３】
また、エンジン１の出力軸１ａは、プーリ・ベルト機構４および電磁クラッチ５を介してエンジン駆動のエアコンコンプレッサ（第１のエアコンコンプレッサ）６に連結可能にされている。エアコンコンプレッサ６の作動制御は、ＥＣＵ７により制御される電磁クラッチ５によって行われ、電磁クラッチ５を締結することによりエンジン１とエアコンコンプレッサ６が連結されてエアコンコンプレッサ６は作動状態（以下、「ＯＮ」と記すこともある）となり、電磁クラッチ５を開放することによりエンジン１とエアコンコンプレッサ６は切り離されてエアコンコンプレッサ６は非作動状態（以下、「ＯＦＦ」と記すこともある）となる。
モータ・ジェネレータ２の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ７からの制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）８により行われる。パワードライブユニット８にはモータ・ジェネレータ２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリー（蓄電手段）９が接続されている。バッテリー９は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。
【００１４】
バッテリー９は、ダウンバータ１０およびインバータ１１に接続されており、ＥＣＵ７により制御されるダウンバータ１０は、バッテリー９の電圧を降圧して１２ボルト駆動の各補機１２に給電し、ＥＣＵ７により制御されるインバータ１１は、バッテリー９の直流電力を交流電力に変換してモータにより駆動されるエアコンコンプレッサ（第２のエアコンコンプレッサ）１３に給電する。
このように、このハイブリッド車両１００は、車室内空調用コンプレッサとしてエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３を備えている。なお、この実施の形態において、コンプレッサの容量（冷却能力）は、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方がモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３よりも大きく設定されている。
【００１５】
ＥＣＵ７は、エンジン１への燃料供給量を制御する燃料供給量制御装置１４の作動制御を行い、所定の条件によりエンジンの自動停止始動制御（いわゆる、アイドル停止制御）を行う。そのために、ＥＣＵ７には、トランスミッション３の駆動軸の回転数に基づいて車速を検出する車速センサ２１の出力信号、トランスミッション３のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ２２の出力信号、ブレーキペダル１５が踏み込まれたか否かを検出するブレーキスイッチ２３の出力信号、アクセルペダル１６の踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ２５の出力信号、バッテリー９の残容量を検出する残容量センサ２６の出力信号などが入力される。なお、この実施の形態において、ＥＣＵ７と燃料供給量制御装置１４は、所定の条件によりエンジン１の自動停止および始動を行うエンジン自動停止始動制御手段を構成する。
【００１６】
また、このハイブリッド車両１００は、空調を作動させる際に使用者によっていずれか一方が選択される二つの空調用ボタンを備えている。空調用ボタンの一つは、空調を優先する「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン（空調優先判別手段）３１であり、この「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１が選択されたときには、アイドル停止中であっても要求冷房負荷が大きい場合にはエンジン１を始動しエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を作動させる制御がＥＣＵ７によって行われる。空調用ボタンの他の一つは、エンジン１の自動停止始動を優先する「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン（自動停止始動優先判別手段）３２であり、この「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２が選択されたときには、空調よりも燃費を優先させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動にし、要求冷房負荷の大きさにかかわらずモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動させる制御がＥＣＵ７によって行われる。
【００１７】
次に、この実施の形態におけるエアコンコンプレッサの作動制御について、図２のフローチャートに従って説明する。
図２に示すフローチャートは、エアコンコンプレッサの作動制御ルーチンを示すものであり、このエアコンコンプレッサの作動制御ルーチンは、ＥＣＵ７によって一定時間毎に実行される
【００１８】
まず、ステップＳ１０１において、各機関情報（例えば、車速やシフトポジション、アクセルペダル１６の踏み込み量、室温、外気温等）を読み込む。
次に、ステップＳ１０２に進み、「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」ボタン３１が選択されているか否かを判別する。
ステップＳ１０２における判別結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ１０３に進み、「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」ボタン３２が選択されているか否かを判別する。
ステップＳ１０３における判別結果が「ＮＯ」である場合は空調要求がないので、ステップＳ１０４に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６およびモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３をいずれも非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。なお、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の非作動は、電磁クラッチ５を開放してエンジン１とエアコンコンプレッサ６を切り離すことにより実行される（以下、同じ）。
【００１９】
ステップＳ１０３における判別結果が「ＹＥＳ」（「ＡＣ＿ＥＣＯＮ」が選択されている）である場合は、エンジン１の自動停止始動優先であるので、ステップＳ１０６に進んで、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、空調よりも燃費が優先され、エンジン１のアイドル停止条件が満たされているときには、要求冷房負荷の大きさにかかわらず、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６は作動されず、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の作動だけで空調を行う。したがって、エンジン１の停止中もモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３により空調を行うことができる。
【００２０】
一方、ステップＳ１０２における判別結果が「ＹＥＳ」（「ＡＣ＿ＡＵＴＯ」が選択されている）である場合は、空調優先であるので、ステップＳ１０７に進み、要求冷房負荷が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判別する。
ステップＳ１０７における判別結果が「ＮＯ」（要求冷房負荷≦所定値）である場合は、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。つまり、この場合には、要求冷房負荷が極めて小さいので、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の作動だけで、充分に間に合うからである。
【００２１】
ステップＳ１０７における判別結果が「ＹＥＳ」（要求冷房負荷＞所定値）である場合は、ステップＳ１０８に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで要求冷房負荷に見合う冷却必要能力を得ることができるか否かを判別する。
ステップＳ１０８における判別結果が「ＮＯ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけでは要求冷房負荷に見合った冷却必要能力が得られないので、ステップＳ１０９に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の両方を作動（ＯＮ）させ、両方のエアコンコンプレッサ６，１３で要求冷房負荷に見合う冷却必要能力を得るようにする。そして、ステップＳ１１０に進みアイドル停止制御を不許可にして本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、この場合には、エンジン１のアイドル停止条件が満たされているときであっても、エンジン１を始動し、電磁クラッチ５を締結させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６も作動させる。
【００２２】
ステップＳ１０８における判別結果が「ＹＥＳ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけでも要求冷房負荷に見合った冷却必要能力が得られるので、ステップＳ１１１に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで冷却したときの効率が、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６だけで冷却したときの効率よりも高いか否かを判別する。
Ｓ１１１における判別結果が「ＹＥＳ」である場合は、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の方が高効率であるので、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２３】
ステップＳ１１１における判別結果が「ＮＯ」である場合は、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方が高効率であるので、ステップＳ１１２に進み、減速回生中か否かを判別する。
ステップＳ１１２における判別結果が「ＮＯ」（減速回生中ではない）である場合は、ステップＳ１１３に進み、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６だけを作動（ＯＮ）させて、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３は非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１１０に進みアイドル停止制御を不許可にして、本ルーチンの実行を一旦終了する。
このように、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６とモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のいずれか一方を作動するだけで要求冷房負荷を賄える場合には、効率の良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動するので、エネルギー消費量を抑制することができ、ハイブリッド車両１００の燃費が向上する。
【００２４】
一方、ステップＳ１１２における判別結果が「ＹＥＳ」（減速回生中）である場合は、ステップＳ１０６に進み、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３のみを作動（ＯＮ）させて、エンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を非作動（ＯＦＦ）とし、さらにステップＳ１０５に進みアイドル停止制御を許可して本ルーチンの実行を一旦終了する。つまり、減速回生中にエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６を作動させると、その分フリクションが増大して回生エネルギーの回収量が減少してしまうので、減速回生中はエンジン駆動のエアコンコンプレッサ６の方が高効率であると判別された場合であっても（換言すれば、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３の方が効率が低いと判別された場合であっても）、モータ駆動のエアコンコンプレッサ１３だけで冷却を行うこととした。
【００２５】
このようにすると、回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上し、燃費が向上する。また、回生エネルギーで直接にモータ駆動のエアコンコンプレッサ１３を作動させることができるので、バッテリー９の充放電ロスを低減することができ、高効率でエネルギー活用が可能になる。しかも、違和感なくエンジン１の停止へ移行することができる。
なお、この実施の形態においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１１３の処理を実行することにより空調制御手段が実現される。
【００２６】
〔他の実施の形態〕
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態は、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両に本発明を適用した例で説明したが、本発明は、エンジンのみを駆動源とする車両にも適用可能である。
また、蓄電手段はバッテリー９に代えてキャパシタで構成することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に記載した発明によれば、回生手段によるエネルギー回収をするときには、第１のエアコンコンプレッサがエンジンから切り離されるので、回生時のフリクションを減少させることができ、その分だけ回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上が向上するという優れた効果が奏される。また、エンジン停止中および回生中も第２のエアコンコンプレッサで空調を制御することができるという効果もある。
【００２８】
請求項２に記載した発明によれば、自動停止始動優先を判別した場合には、前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止中も空調を行うことができ、また、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合には、さらに前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて空調制御を行うので、エンジンの自動停止よりも空調を優先して、要求冷房負荷に応じた空調制御を行うことができるという効果がある。
【００２９】
請求項３に記載した発明によれば、前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、効率が良い方のエアコンコンプレッサを選択して作動し空調制御を行うことができるので、エネルギー消費量を抑制することができるという効果がある。
【００３０】
請求項４に記載した発明によれば、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、回生手段によるエネルギー回収をするときには、エネルギー回収を優先し、空調は第２のエアコンコンプレッサだけで制御することができる。
【００３１】
請求項５に記載した発明によれば、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両において、回生エネルギーの回収量を増大させることができ、その結果、回生効率が向上し、燃費が向上するという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る車両用空調装置を備えたハイブリッド車両の一実施の形態における概略構成図である。
【図２】 前記実施の形態におけるエアコンコンプレッサの作動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ 出力軸
２ モータ・ジェネレータ（回生手段）
５ 電磁クラッチ（クラッチ）
６ エアコンコンプレッサ（第１のエアコンコンプレッサ）
９ バッテリー（蓄電手段）
１３ エアコンコンプレッサ（第２のエアコンコンプレッサ）
１４ 燃料供給量制御装置（エンジン自動停止始動制御手段）
３１ ＡＵ＿ＡＵＴＯボタン（空調優先判別手段）
３２ ＡＣ＿ＥＣＯＮボタン（自動停止始動優先判別手段）
１００ ハイブリッド車両（車両）
Ｓ１０１〜Ｓ１１３ 空調制御手段
Claims (5)
- エンジンの出力軸にクラッチを介して連結される第１のエアコンコンプレッサと、車両の減速エネルギーを電気的に回収する回生手段と、前記回生手段により回収されたエネルギーを蓄電する蓄電手段と、前記回収されたエネルギーでモータにより駆動される第２のエアコンコンプレッサとを備え、車両が減速中のときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記回生手段により回収されたエネルギーを、前記蓄電手段を介さず直接に前記モータへ供給することで前記第２のエアコンコンプレッサを駆動して空調を制御することを特徴とする車両用空調装置。
- 空調を制御する空調制御手段と、所定の条件により前記エンジンの自動停止および始動を行うエンジン自動停止始動制御手段とを備え、
前記空調制御手段は、空調を優先する空調優先判別手段と、前記エンジンの自動停止始動を優先する自動停止始動優先判別手段を備え、自動停止始動優先を判別した場合には前記第２のエアコンコンプレッサのみを作動させ、空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が所定値より大きい場合にはさらに前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 - 空調優先を判別した場合であって要求冷房負荷が前記所定値より大きく且つ前記第１と第２のエアコンコンプレッサの一方の作動だけで前記要求冷房負荷を賄える場合に、前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が高いときには前記第２のエアコンコンプレッサを作動させ、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低いときには前記クラッチを締結して前記エンジンで前記第１のエアコンコンプレッサを作動させて、前記第２のエアコンコンプレッサを停止すること特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
- 前記第１のエアコンコンプレッサと前記第２のエアコンコンプレッサの効率を比較し、前記第２のエアコンコンプレッサの効率の方が低い場合であっても、前記回生手段がエネルギーを回収しているときには、前記クラッチを開放して前記エンジンと前記第１のエアコンコンプレッサを切り離し、前記第２のエアコンコンプレッサを作動させること特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
- 前記回生手段は車両駆動用のモータを兼ねており、前記回生手段を車両駆動用のモータとして作動させるときには前記蓄電手段に蓄えられたエネルギーを用いることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
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